聚环氧琥珀酸用于高炉煤气洗涤水的阻垢分散

聚环氧琥珀酸(PESA)是一种新型的无磷无氮环保型阻垢剂,国外很早就开始了聚环氧琥珀酸的开发研究,并且已经有很多研究人员将PESA 用于工业水处理领域。另外尝试将PESA用于提高树种的存活率,将PESA 用于口 腔用品的开发(如牙膏、牙粉等)。国内也有很多学者对聚环氧琥珀酸的合成、阻垢性能、缓蚀 性能作了研究,但是对PESA的分散性能的研究还比较少。本文作者对PESA 的阻垢及缓蚀性能 作了简单的研究,主要对PESA 的分散性能作了研究和讨论分析,并将其用于实际工程中,得到了较好的效果。

分散机理实验

从胶体化学的角度看,颗粒表面Zeta 电位值越大,颗粒越不容易黏结和聚沉,分散体系越稳定。当CaCO3颗粒的表面Zeta 电位绝对值高于25 mV时,分散体系将具有较好的聚结稳定性。从图1 可以看出,在不加聚环氧琥珀酸时,CaCO3颗粒的Zeta 电位为-15 mV。加入了5 mg/L 的聚环氧琥珀酸之后,Zeta 电位迅速降低为-43.2 mV,此过程变化非常快。可见少量的PESA 就可以使整个系 统达到相对稳定的状态。 在PESA的量超过5mg/L后,Zeta 电位的变化逐渐趋于平缓,而且在20mg/L左右时,Zeta 电位绝对值先是减小再增大,此后随PESA 的浓度继续增加Zeta 电位的绝对值也继续增加。

为进一步研究PESA 的分散性能,本文作者将1.2.1 节中制备的样品放入50 ℃的恒温水浴锅中恒温放置18 h,然后取出测量Zeta 电位,结果 如图2 所示。从图2 中可以看出,不加PESA 时CaCO3颗粒的Zeta 电位有所升高,但还没有达到稳定的程度,在加入PESA后,CaCO3颗粒的Zeta电位同样有很大的提高。并且随着PESA 浓度的 增大,Zeta 电位呈增大趋势。这种趋势几乎与在室温时的趋势相同,但是加入相同浓度PESA所得到的CaCO3颗粒的Zeta 电位值要比室温时要低。

在测量常温下CaCO3颗粒的Zeta 电位时同时测量了不同PESA浓度下的pH值结果如图3所示, 发现随着PESA浓度的增大,pH 值有所升高,但是从0~150 mg/L 范围内,pH 值只是从9.45 提高到 了9.75。为了验证pH值是否在分散过程中起作用,配置了同样浓度的CaCO3悬浮液(如1.2.1节所述), 超声后分别调节pH 值,然后同样振荡24 h,测其Zeta 电位与pH 值,所得结果如图4 所示。从图4 可以看出,随着pH 值增大,Zeta 电位确实有所增大,即pH值对Zeta电位的贡献是不能忽略的。但是应该看到,只有在pH值达到12或13的时候才

能使分散系统达到稳定的程度。将图3与图4相比可 以看出,pH值在低于9.75时就可使CaCO3颗粒的Zeta 电位绝对值升高至25 以上。从而可以得出,在整个 系统的分散过程中,PESA起着相当重要的作用。

分散实验结果

对不同PESA 浓度的悬浊液在沉淀不同时间后的浊度在室温下进行了测定,结果如表1。从表1中可以看出,初始浊度均大于1000 NTU,在不加PESA时,悬浊液的浊度2 h后迅速降至10.7,与此同时,所有加入PESA 的悬浊液仍然保持很高的浊 度。4 h后不加PESA的悬浊液已降至4 NTU,这几乎与自来水的浊度相差无几。在8 h之后,加入PESA的悬浊液浊度仍然相当高。

结 论

(1)通过静态阻垢实验,对比了PESA 与其他药剂的阻垢效率,结果表明PESA 的阻垢效果只比PBTCA差;
(2)通过极化曲线的测试,表明PESA 是一种阴极型缓蚀剂;
(3)通过Zeta 电位测定实验,可以得出PESA具有良好的分散性能;
(4)现场应用证明PESA 是一种效果优良的工业水稳定药剂。